Gen ức chế khối u, hay cụ thể hơn: protein do gen ức chế khối u mã hóa, có khả năng ức chế chu kỳ tế bào hoặc kích hoạt quá trình chết theo chương trình, hoặc cả hai chức năng trên. Protein ức chế khối u thực hiện chức năng bằng nhiều cách khác nhau[3]:

1. Ức chế biểu hiện các gen quan trọng trong việc điều hòa chu kỳ tế bào. Nếu các gen này không biểu hiện, chu kỳ tế bào khong thể diễn tiến bình thường, sự phân chia tế bào không thể xảy ra.
2. Kết nối giữa chu kỳ tế bào và sự tổn thương DNA. Nếu DNA bị tổn thương, tế bào không được phân chia. Nếu tổn thương trên DNA được sửa chữa, chu kỳ tế bào tiếp diễn và tế bào có thể phân chia.
3. Gây chết tế bào. Nếu sai hỏng trên DNA không thể sửa chữa được, quá trình chết theo chương trình cần được kích hoạt để tránh sai hỏng đó lan rộng trong cơ thể sinh vật.
4. Liên kết gian bào. Một số protein đóng vai trò kết nối giữa tế bào với tế bào, ngăn tế bào ung thư lan rộng, đảm bảo sự kìm hãm tiếp xúc, ngăn chặn quá trình di căn. Các protein này còn được gọi là protein ức chế di căn.
5. Sửa chữa DNA. Các protein này sửa chữa sai hỏng trên bộ gen, ngăn chặn tế bào phân chia khi có sai hỏng. Nếu quá trình sửa chữa DNA giảm, tỉ lệ đột biến không được sửa chữa trên gen sẽ tăng lên, theo đó, nguy cơ gen ức chế khối u bị bất hoạt và gen gây ung thư được kích hoạt cũng sẽ tăng.